Pozytonium

Elektron i pozyton krążące wokół wspólnego środka masy tworzą pozytonium
Model cząsteczki wodorku pozytonium

Pozytonium (pozyt, pozytronium, symbol Ps) – quasi-stabilny atom egzotyczny złożony z elektronu e− i jego antycząstki – pozytonu e+. Orbity obu cząstek i dostępne poziomy energetyczne są podobne jak dla atomu wodoru (czyli elektronu i protonu).

Ze względu na mniejszą masę zredukowaną, poziomy energii mają mniejszą wartość, co za tym idzie częstotliwości emitowanego światła odpowiadające liniom widmowym jest około dwa razy mniejsza niż w odpowiednie w atomie wodoru.

Pozytonium jest niestabilne ze średnim czasem życia wynoszącym około 142 ns. Elektron i pozyton ulegają anihilacji, podczas której emitowane są dwa lub trzy kwanty gamma.

Ze względu na wzajemne ustawienie spinów rozróżnia się dwa stany pozytonium: gdy spiny elektronu i pozytonu są równoległe (stan trypletowy ↑↑), mówi się o ortopozytonium, rozpada się ono ze średnim czasem życia 142 ns na trzy fotony, zaś gdy są antyrównoległe (stan singletowy ↑↓) – o parapozytonium, rozpadającym się na dwa fotony ze średnim czasem życia 125 ps, czyli 1136 razy krótszym.

Chemia pozytonium

Czas życia pozytonium jest dłuższy od czasu zachodzenia wielu reakcji chemicznych. W 1992 roku po raz pierwszy zaobserwowano reakcję pozytonium z wodorem, w wyniku czego powstała cząsteczka wodorku pozytonium (PsH), która istniała przez 0,5 ns. Związek ten uzyskano w wyniku naświetlania metanu pozytonami. Jej istnienie było przewidywane teoretycznie od lat 50. XX wieku.

W 2007 roku zaobserwowano w laboratorium pierwszą cząsteczkę Ps2 (dipozytonium), składającą się z dwóch atomów pozytonium. Obserwacji dokonali 12 września 2007 roku David Cassidy i Allen Mills z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Jerzy Sobkowski, Małgorzata Jelińska-Kazimierczuk: Chemia jądrowa. Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2006, s. 120–121. ISBN 83-7350-080-4.
  2. ↑ J. Dryzek, T. Stegemann, B. Cleff: Badania warstwy wierzchniej metodą anihilacji pozytonów. Kraków: Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego, 1996. [dostęp 2020-08-10].
  3. ↑ D.M. Schrader, Finn M. Jacobsen, Niels-Peter Frandsen, Ulrik Mikkelsen, Formation of positronium hydride, „Physical Review Letters”, 69 (1), 1992, s. 57–60, DOI: 10.1103/PhysRevLett.69.57 (ang.).
  4. ↑ D.B. Cassidy, A.P. Mills, The production of molecular positronium, „Nature”, 449 (7159), 2007, s. 195–197, DOI: 10.1038/nature06094 (ang.).
  5. ↑ Molecules of positronium observed in the lab for the first time. Phys.org, 2007-09-12. [dostęp 2020-08-10]. (ang.).